PARTÍCULAS DE LA MATERIA

En los términos de modelo estándar todas las partículas de materia son fermiones. Por esta razón, siguen el principio de exclusión de Pauli de acuerdo con el teorema de la estadística del Spin, y ese principio es lo que da a la materia sus atributos de impenetrabilidad.

A parte de sus antipartículas asociadas, el modelo estándar conjetura que existe 12 tipos de partículas de materia que combinadas forman todos los leptones y hadrones del universo.

Seis se clasifican como: quarks (up, down, stranger, charm, top, bottom), y los otros seis como: leptones (electron, nuon y tau), y sus neutrinos correspondientes.

Cargas susceptibles a las fuerzas fundamentales:

· Cada quark puede llevar tres cargas de color (llamadas por conveniencia roja, verde o azul), que son usadas para describir cómo interactúan mediante interacción fuerte.

· Los quarks tipo (up, top o charm) llevan una carga electrica de +2/3, y los de tipo down (down, strange y bottom) llevan carga -1/3, permitiendo a ambos tipos participar en interacciones electromagnéticas.

· Los leptones no llevan ninguna carga de color – son neutros en este sentido, no participan en las interacciones fuertes.

· Los leptones tipos down (el electrón, el mudon, y el leptón tau) llevan una carga eléctrica de -1, permitiéndoles participar en interacciones  electromagnéticas.

· Los leptones tipo up (los neutrinos) no llevan ninguna carga eléctrica, evitándose que participen en interacciones electromagnéticas.

· Los quarks y los leptones llevan varias cargas de sabor, incluyendo el isospín débil, permitiendo a todas ellas interaccionar recíprocamente vía la interacción nuclear débil.

Partículas medidoras de fuerzas (Bosones)

Las fuerzas en la física son a forma en que las partículas interactúan recíprocamente y se influyen mutuamente.

Las partículas mediadoras de fuerzas descritas por el modelo estándar también tienen spin (al igual que las partículas de materia), pero en su caso, el valor del spin es 1, significando que todas las partículas mediadores de fuerzas son bosones.

Diversos tipos partículas mediadoras de fuerza

Los fotones median la fuerza electromagnética entre las partículas electrónicamente cargadas.

El fotón no tiene masa y esta descrito por la teoría de electrodinámica cuántica.

 Los bosones de gauge W+, W- y Z° median las interacciones nucleares débiles entres las partículas de diversos sabores (todos los quarks y leptones).

Los ocho gluones median las interacciones nucleares fuertes entre las partículas cargadas con color (los quarks). Los gluones no tienen masa. La multiplicidad de los gluones se etiqueta por las combinaciones de color y de una carga de anticolor (es decir, Rojo-antiVerde).

Las interacciones entre todas las partículas descritas por el modelo estándar.

Interacción	Grupo gauge	Bosón	Símbolo	Fuerza relativa
Electromagnética	U1	Fotón	V	Alfa em = 1/137
Débil	SU(2)	Bosones intermedios	W+-, Z°	Alfa weak=1,02 .10-s
Fuerte	SU(3)	Gluones (8tipos)	g	Alfa s (MZ)= 0,121

Juntos con los grupos Gauge y los Bosones asociados a cada una de ellas. En la columna de la derecha se representan las constantes fundamentales que indican la fuerza relativa de cada interacción.

Bosón de Higgs

La partícula de higgs es una partícula elemental (con masa) predicha en el modelo estándar. Tiene spin S=0, por lo que es un bosón.

El bosón de higgs desempeña un papel único en el modelo estándar, y un papel dominante en explicar los orígenes de la masa de otras partículas elementales, particularmente la diferencia entre el fotón sin masa y los bosones pesados W y Z.

El neutrón

Es una partícula subatómica sin carga neta, presente en el núcleo atómico de prácticamente todos los átomos, excepto el protio. Aunque se dice que el neutrón no tiene carga, en realidad está compuesto por tres partículas fundamentales cargadas llamadas quarks, cuyas cargas sumadas son cero. Por lo tanto el neutrón un barión neutro compuesto por dos quarks de tipo abajo, y un quark de tipo arriba.

Fuera del núcleo atómico los neutrones son inestables, teniendo una vida media de 15 minutos, cada neutrón se descompone en un electrón, un antineutrino y un protón. Su masa es muy similar a la del protón, aunque ligeramente mayor.

El neutrón es necesario para la estabilidad de casi todos los núcleos atómicos, a excepción del isótopo hidrógeno -1.

El protón

Es una partícula subatómica con una carga eléctrica elemental positiva 1, igual en valor absoluto y de signo contrario a la del electrón, una masa de 1.836 veces superior a la de un electrón. Experimentalmente, se observa el protón como estable, con un límite inferior en su vida media de unos 1035 años.

 El protón y el neutrón, en conjunto, se conocen como nucleones, ya que conforman el núcleo de los átomos.

En un átomo, el número de protones en el núcleo determina las propiedades químicas del átomo y que elemento químico es.

El electrón

 Representado por el símbolo: e-, es una partícula subatómica de tipo fermiónico. En un átomo de electrones rodean el núcleo, compuesto únicamente de protones y neutrones, formando orbitales atómicos dispuestos en sucesivas capas.

Los electrones tiene una masa de 9,11x10-31 kilogramos, unas 1840 veces menor que la de los neutrones y protones. Siendo tan livianos, apenas contribuyen a la masa total de las sustancias. Su movimiento genera la corriente eléctrica, aunque dependiendo del tipo de estructura molecular en la que se encuentren, necesitaran más o menos energía para desplazarse.

El electrón tiene una carga eléctrica de igual magnitud, pero de polaridad contraria a la del protón.

Por razones históricas y ventajas en ecuaciones matemáticas, se considera a la carga del protón como positiva, mientras que a la del electrón como negativa. Por esto se dice que los protones y electrones tienen cargas +1 y -1 respectivamente, aunque esta elección de signo es totalmente arbitraria.